選擇性環氧合酶—2抑制劑塞來昔布抗腫瘤作用機制的研究進展

郝興　劉建生　陳博藝　張寶明

[摘要] 近年來，國內外大量研究表明環氧合酶-2（COX-2）在許多腫瘤如肺癌、乳腺癌、消化道惡性腫瘤、前列腺癌等中高表達，其與腫瘤發生、發展和轉移有密切聯系。抑制腫瘤COX-2的表達具有抗腫瘤作用。塞來昔布（Celecoxib）是一種選擇性COX-2的抑制劑，目前發現其對多種腫瘤具有抗腫瘤作用，但其抗腫瘤機制尚不完全明確。本文對近年來塞來昔布抗腫瘤機制的研究進行綜述。

[關鍵詞] COX-2；塞來昔布；凋亡；轉移

[中圖分類號] R730.5 [文獻標識碼] A [文章編號] 1673-9701（2016）34-0157-04

Reviews the recent progress in anti-tumor mechanism of selective COX-2 inhibitors celecoxib

HAO Xing1 LIU Jiansheng2 CHEN Boyi1 ZHANG Baoming1

1.Shanxi Medical University， Taiyuan 030000， China；2.Department of Genenal Surgery， the First Hospital of Shanxi Medical University，Taiyuan 030000， China

[Abstract] In recent years， many domestic and international research shows that COX-2 is over-expressed in various tumor cells， such as lung cancer， breast cancer， malignant tumor of digestive tract， prostatic cancer， etc. It is closely related to the occurrence， development and metastasis of tumors. By inhibiting the expression of COX-2 in the tumor cells have anti-tumor effect. Celecoxib is one of the selectively COX-2 inhibitors， some studies showed that celecoxib can resist many kinds of tumor cells， but the action mechanism of anti-tumor remains unclear. In this paper， recent reports about anti-tumor mechanism of celecoxib are reviewed.

[Key words] COX-2； Celecoxib； Apoptosis； Metastasis

目前為止，國內外大量流行病學、臨床試驗及研究發現環氧合酶（cyclooxygenase，COX）與多種腫瘤的發生發展有著密切聯系。塞來昔布（Celecoxib）作為一種新型的非甾體類抗炎藥，是一種高選擇性COX-2抑制劑，已經在多種腫瘤的防治中發揮作用，其抗腫瘤作用機制成為近年來研究熱點[1，2]。本文將塞來昔布的抗腫瘤作用進行綜述。

1 COX-2的生物學性質

環氧合酶（cyclooxygenase，COX）是催化花生四烯酸轉變為前列腺素（prostaglandins，PGs）過程中的關鍵酶，是膜結合蛋白酶，存在于核膜和微粒體膜中[3]。目前發現有COX-1和COX-2兩種同工酶。COX-1是結構型酶，主要存在于正常的組織細胞中，參與血管舒縮、血小板聚集、胃黏膜血流、胃黏液分泌及腎功能等的調節，維持機體正常的生理功能，如保護胃腸黏膜，抑制血小板聚集和調節腎血流分布。COX-2是誘導型酶，主要存在于細胞漿內及細胞核周。正常生理情況下，絕大多數組織細胞不表達COX-2，只有當細胞受到刺激后才能迅速誘導表達，參與多種疾病發生發展的病理過程[4]。誘導COX-2表達的因素有癌基因、缺氧、紫外線、白介素-1等。近年來研究發現， COX-2在許多腫瘤如肺癌、乳腺癌、消化道惡性腫瘤、前列腺癌等中高表達，其與腫瘤發生、發展和轉移有密切聯系。

2 塞來昔布可能的抗腫瘤機制

2.1 抑制細胞增殖與誘導細胞凋亡

趙永強等[5]采用噻唑藍比色法檢測塞來昔布對喉癌hep-2細胞的細胞毒作用，熒光顯微鏡下觀察細胞核的形態改變，用流式細胞儀檢測細胞的凋亡率。結果表明，隨著塞來昔布濃度增加和作用時間的延長，hep-2細胞增殖率降低。熒光顯微鏡下發現塞來昔布處理腫瘤細胞后，細胞核逐漸出現凝集、碎裂等凋亡表現。流式細胞術檢測細胞凋亡率見70、100 μmol/L塞來昔布處理細胞的凋亡率分別為（28.9±2.74）%、（32.7±3.96）%。免疫印跡試驗分析蛋白表達發現，隨著藥物處理濃度增加，COX-2、Bcl-2表達降低，Bax 表達增加，Caspase-3活化增加且其降解產物增加。細胞凋亡途徑可分為依賴于Caspase和非依賴Caspase 途徑[6]，而前者又可分為細胞凋亡的外在途徑和內在途經。Caspase-3在細胞凋亡中有不可替代的作用，其激活是凋亡信號轉導中的關鍵步驟。當接受上游刺激信號后，Caspase-3 蛋白被剪切激活[7]，能直接水解與 DNA 斷裂等凋亡特征性改變密切相關的蛋白，從而啟動細胞凋亡[8]。Bax是Bcl-2基因家族中促進細胞凋亡的基因，其主要對抗 Bcl-2 抑制細胞凋亡的作用，當Bax與Bcl-2比值較高時，可促進細胞凋亡。關于 COX-2 抑制劑塞來昔布誘導細胞凋亡的機制，有研究[9]顯示COX-2與Bcl-2家族有一定的聯系，應用塞來昔布可降低COX-2表達，進而增加Bax的表達，減少Bcl-2的表達，促進細胞凋亡。

NF-κB是轉錄因子蛋白家族，它參與炎癥、細胞增殖與細胞凋亡等多種生理和病理生理過程的基因調控。在細胞沒有受到刺激的情況下，NF-κB與κB 的抑制單位（IκB）結合在一起，阻止NF-κB向細胞核內轉移，使其以無活性狀態存在于胞漿中。當受到各種胞外刺激，包括多種病原的組分如脂多糖，前炎性細胞因子如TNF、IL-1及絲裂原后，IκB激酶復合體（IκB kinase，IκK）活化將IκB磷酸化，激活NF-κB參與特定基因轉錄[10，11]。王玲等[12]研究發現使用塞來昔布后MDA-MB-231細胞胞質中p-IκB的蛋白表達減少，說明塞來昔布抑制IκB的磷酸化，使NF-κB始終結合于抑制單位上，NF-κB不能被激活進入細胞核發揮早期轉錄作用，從而抑制腫瘤細胞的增殖。此外，該研究還表明，Cyclin D1是NF-κB信號通路的下游靶基因，NF-κB通路的阻斷導致Cyclin D1表達減少，使腫瘤細胞停滯在G0/G1期，無法進行DNA合成及有絲分裂過程，從而抑制腫瘤細胞增殖。

綜上所述，塞來昔布可能通過增加Bax表達，抑制Bcl-2表達、Caspase-3 蛋白的激活或通過阻斷NF-κB的途徑抑制轉錄和阻滯細胞周期，從而抑制腫瘤細胞的增殖和誘導凋亡。

2.2 抑制端粒酶活性

端粒酶在細胞中負責端粒的延長，可將端粒DNA加至真核細胞染色體末端[13]。端粒在保持染色體穩定性和細胞活性方面有重要的作用[14]。端粒在細胞有絲分裂過程中會因損耗而縮短，縮短的端粒其細胞復制能力降低，而端粒酶能延長縮短的端粒從而增強細胞的增殖能力[13]。正常人類細胞中缺乏端粒酶活性，而端粒酶逆轉錄酶的表達和端粒酶的激活通常被認為是人類細胞惡性轉變的首要條件。假如抑制端粒酶和端粒酶逆轉錄酶，腫瘤細胞的端粒將逐漸縮短，從而引起細胞老化或凋亡，最終喪失制瘤潛能[15]。Zhao YQ等[16]將不同濃度的塞來昔布作用于喉癌hep-2細胞，用TRAP-ELISA法檢測端粒酶活性，而人端粒酶RNA組件（hTR）、人端粒酶逆轉錄酶（hTERT）和人端粒酶結合蛋白（hTEP）mRNA的表達則由RT-PCR法檢測。結果發現，塞來昔布可使腫瘤細胞的發生凋亡，并伴隨著端粒酶活性降低。此外，有研究發現[17]，端粒酶與COX-2有著密切的聯系，當端粒酶逆轉錄酶基因敲減后，COX-2在mRNA及蛋白質水平大量增加。同時，端粒酶逆轉錄酶的敲減和塞來昔布作用于殺滅腫瘤細胞方面具有協調作用。

2.3 抑制腫瘤血管形成

腫瘤組織中血管的形成與腫瘤的生長、浸潤和轉移過程有著極其密切的聯系，多種活性物質可以調節腫瘤血管的形成，血管內皮生長因子（VEGF）是目前所知最有效的發揮直接作用的血管生成促進因子，相關研究表明[18]COX-2很可能是通過調節血管內皮生長因子的表達參與腫瘤的血管生成。劉國華等[19]通過建立裸鼠肺癌細胞株A549移植瘤模型進行試驗，分為對照組與處理組，處理組予塞來昔布治療，28 d后計算抑瘤率，并檢測移植瘤血管內皮生長因子及微血管密度。結果發現對照組平均瘤重（1.45±0.30）g，處理組平均瘤重（0.65±0.20）g，差異有高度統計學意義（P<0.01），塞來昔布抑瘤率為57.23%。處理組與對照組VEGF積分分別為（0.184±0.022）和（0.295±0.032）（P<0.01），MVD平均值分別為（18.80±3.67）和（34.50±5.20）（P<0.01），表明塞來昔布能明顯降低裸鼠肺腺癌移植瘤VEGF的表達，減少MVD，說明塞來昔布能抑制肺癌組織中血管內皮生長因子的表達，從而抑制腫瘤血管生成。

2.4 降低腫瘤侵襲、轉移能力

鈣黏蛋白（cadherin）是一類細胞表面的跨膜蛋白，對細胞-細胞間的黏附功能有著重要影響[20]。E-cadherin是鈣黏素家族的主要成員，抑制E-cadherin的功能或表達將導致細胞形態向間質細胞樣轉化，促進細胞的遷移、侵襲以及轉移[21]。大量研究發現COX-2與E-cadherin在腫瘤中存在調控關系。劉敏等[22]研究發現塞來昔布能抑制胃癌侵襲遷移并上調E-cadherin的表達。Fujii R等[23]研究發現塞來昔布可能通過恢復E-cadherin表達抑制頭頸部鱗狀細胞癌上皮間充質轉變（The epithelial-to-mesenchymal transition，EMT）從而產生抗腫瘤轉移效應。

腫瘤細胞外基質和基底膜的降解是腫瘤細胞侵襲轉移的關鍵。基質金屬蛋白酶（matrix metalloproteinases，MMPs）是一組Zn2+、Ca2+依賴的內源性蛋白水解酶家族，可由成纖維細胞、中性粒細胞、巨噬細胞及腫瘤細胞合成和分泌。MMPs可以降解細胞外基質中的各種蛋白成分，破壞腫瘤細胞侵襲的組織學屏障，在腫瘤侵襲轉移中起十分重要的作用[24]。Li WW等[25]通過劃痕實驗及transwell小室侵襲實驗表明塞來昔布可以抑制癌細胞轉移能力，其機制主要是通過誘導降低MMP-2和MMP-9活性抑制鼻咽癌細胞侵襲和轉移的能力。

2.5增強放療與化療敏感性

目前腫瘤患者化療失敗的主要原因是腫瘤細胞對化療藥物敏感性下降，從而產生多耐藥現象，使腫瘤細胞對其他結構和作用機制不同的藥物產生交叉耐藥現象[26]。近年來有研究發現塞來昔布可使腫瘤細胞對化療藥物敏感性增強。Sung MW等[27]通過MTT實驗檢測藥物處理腫瘤細胞的敏感性，用二乙酸二氯熒光素測量活性氧的產生，研究發現塞來昔布聯合化療藥物5-FU可能會增強抗鱗狀細胞癌的效果，且這種聯合治療的主要機制可能是通過阻斷AKT通路從而產生活性氧增強抗癌效果。

放射療法是治療腫瘤的一種傳統方法，但腫瘤放療敏感性的限制是放射療法的主要障礙，因此提高腫瘤的放射敏感性以提高放療療效成為研究熱點[28]。放射治療可提高腫瘤內COX-2蛋白以及COX-2的催化產物PGE2的含量。塞來昔布作為選擇性環氧合酶抑制劑可阻止細胞生成PGE2，從而阻止PGE2的放射保護作用，與放射療法協同殺滅腫瘤細胞。王陽等[29]將膽管癌細胞QBC939細胞株分為四組：對照組、塞來昔布組、放療組和塞來昔布聯合放療組，分別用不同濃度的塞來昔布和不同劑量X線作用后，發現聯合組凋亡率明顯增加，從3.527%升至23.364%（P<0.05），說明塞來昔布可提高人QBC939細胞株放療敏感性。

3結論與展望

通過大量的實驗我們可以看出，COX-2抑制劑塞來昔布具有抑制腫瘤細胞增殖、誘導腫瘤細胞凋亡、抑制端粒酶活性、抑制腫瘤血管形成、降低腫瘤侵襲及轉移能力和增強化療、放療敏感性的抗腫瘤效應。然而其抗腫瘤機制尚不能完全明確，還需要進一步實驗證明。而且也需要大量的Ⅲ期臨床研究證明其臨床效果。我們相信，隨著科技的發展和進一步的研究，塞來昔布可能會成為一種重要的防治癌癥的候選藥物，為人類的健康提供有效保障。

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（收稿日期：2016-08-11）